试析市政给排水施工中的中长距离顶管施工技术

梁诏斌，曹鑫，江闪闪

（南京市市政设计研究院有限责任公司，南京 210008）

1 引言

顶管施工是现代市政给排水工程施工过程中常用的一种施工技术，其能够有效减少给排水管道施工对地面交通以及周边建筑的影响，提高市政给排水工程施工质量及效率。但市政给排水工程中，长距离顶管施工技术难度相对较大，涉及多个施工环节，较为复杂，因此，应加强对中长距离顶管施工技术的研究，充分了解中长距离市政给排水工程顶管施工的特点，准确掌握中长距离顶管施工各个技术环节的要点以及操作规范，全面提高施工操作的规范性和标准性，从而保证施工质量和效率。

2 市政给排水施工中长距离顶管施工技术概述

2.1 基本技术原理及优势分析

市政给排水施工中的中长距离顶管施工主要是通过顶管设备，利用其油缸动力顶进推动预铺设管道至地下相应的位置。在管道顶进过程中所产生的切割塌落土方会通过顶管机的螺旋输送机以及后仓进行挤压，并向地面传送[1]。由于施工区域地层结构往往存在明显差异，所以，在顶进施工中应结合实际情况合理选择发泡剂、清水或黏土浆等材料，促使顶管机土仓以及刀盘正面土体形成泥状土，然后，顺利将其排出。在市政给排水施工中采用中长距离顶管施工技术不仅能有效提高施工效率，加快施工进度，减少对地面交通以及地下管网设施的影响，还减少市政给排水中长距离顶管施工对城市环境的影响，有利于减少环境污染，因此，该技术在市政给排水施工中得到了越来越广泛的应用。

2.2 施工重难点分析

市政给排水施工中的中长距离顶管施工技术难度较高，施工单位应严格控制顶管材料的质量及性能，确保顶管施工的动力能够满足连续顶进的施工要求。同时，准确控制顶管位置也是市政给排水施工中长距离顶管施工的重难点环节之一。

本文结合南京市六合经济开发区古棠大道改造工程，对给排施工中长距离顶管施工技术的重难点进行分析和总结。本次改造道路全长约3 540 m，为避免道路开挖，埋深较大的污水管采用非开挖顶管方式施工，顶管内径为1.5 m，外径为1.8 m。

3 市政给排水施工中长距离顶管施工的要点

3.1 施工准备阶段

施工前，应结合市政给排水工程的实际情况以及作业区域的特点合理布局施工现场，科学指定管材堆场、起重、注浆等施工设备的停放位置，且应对施工现场进行清理，为后续施工作业创造便利条件。同时，应在始发工作井中设置好主推千斤顶、顶管机、发射架以及反力架等，并在工作井边设置好下井扶梯，以便作业人员进入[2]。在施工准备阶段还应详细核对施工材料及设备的规格型号和数量，且应对管材外观、材料设备质量性能指标参数以及施工设备运行状态进行严格检测，以确保中长距离顶管施工能够连续进行。

3.2 施工测量放样技术分析

市政给排水施工中，测量放样技术是中长距离顶管施工中的关键性技术之一，对准确控制顶管位置精度具有重要影响。在施工过程中，施工单位应指派专业技术人员开展测量放样工作，以确保给排水管道顶进高程控制点以及中心线位置准确无误。在对中心线进行测量放样时，应在顶管作业坑两侧分别设置中心线，且应确保其高度和管件顶进线路一致。在顶管作业坑内应设置2~3个水准点。在对水准点进行测量放样时，应采取从坑上引测的方式，且应将测量误差严格控制在允许范围内。特别是在顶进第一节管件时，应加强控制测量，以及时确认顶进位置是否准确，如发现误差超过允许范围，应根据实际情况采用千斤顶法或顶木法加以纠正调整。顶木法一般适用于对较小的位置误差进行纠偏，操作时主要是将一段顶木设置在给排水管道偏向方向，并通过顶进开展纠偏作业。而千斤顶法则主要适用于对较为明显的误差加以调整。

3.3 进出洞阶段技术分析

在中长距离顶管施工的进洞阶段，施工单位应采用止水技术对井洞口加以处理，以便顶进施工顺利实施。在进行止水处理时，可以采用橡胶止水法兰，预埋好注浆孔，通过灌注膨润土泥浆的方式进行施工。施工时，应在内衬预留洞上安装好橡胶双道止水法兰，并通过SMW工法桩（新型水泥土搅拌桩墙）对井洞土体进行加固处理。施工中，顶管出洞也是重要的技术环节之一。当第一节管道在顶管机作用下突破工作井洞口封门并进入土层后，施工人员应利用调零工具等对其进行调零控制，并将支撑结构设置于工具管井壁上。在通过洞口抽出管具时应确保其初始角度设置合理，能够有效弥补下跌。当接收井和作业点间距达到15 m以上时，施工人员应加强对顶进轴线的观测，以防顶管顶进方向出现偏差。如果顶进轴线位置存在明显误差时，施工单位应结合实际情况，采用主顶油缸法等技术进行纠偏。

3.4 顶进技术分析

顶进过程中，施工人员应首先做好基坑井的设置工作，确保顶进设备有充足的作业空间，且应按照设计要求准确控制工作坑坡度。同时，施工人员要对顶进设备的运行状态进行复核，以确保顶进作业能够连续进行。在按照导轨施工时，应根据顶进方向的要求、管材尺寸规格以及管道坡度等准确控制其安装位置，并应在顶管前段位置开挖坑道，其深度一般应控制在30~50 cm。在顶进施工过程中，施工人员应按照先挖后顶的原则进行作业，且应确保随挖随顶，保证顶进作业的连续性，以减少顶进阻力，并应设置好预留口，保证顶进施工顺利进行。施工时，应准确控制钢管位置，之后再将混凝土管安装就位。在顶进施工中，如果前方出现油泵压力急剧增加或塌方等突发情况时，施工人员应立即停止施工，以避免出现人员伤亡，且应组织专业技术人员对事故原因进行分析，以制订科学有效的处置方案，保证施工安全。

3.5 接口处理技术分析

在市政给排水工程的中长距离顶管施工过程中，为保证施工质量，应合理应用接口处理技术。施工人员应根据管材性质特点合理选择接口处理方式，确保接口严密，避免出现渗漏等问题。在完成接口处理后，应进行全面的质量验收工作，确认施工质量合格后才能进行后续的施工作业。

3.6 管节止转技术分析

管节止转技术是中长距离顶管施工中的一项重要技术。由于在顶进作业时，顶进机头在螺旋机以及刀盘的影响下经常会出现旋转情况，而机头旋转角度超过允许范围时，会影响顶进施工质量。在施工实践中可以在机头筒两侧分别焊接翼板，且应确保两翼板处于同一水平面上，然后在翼板上设置压重块，以达到防止机头旋转的目的。同时，根据顶进施工实际情况也可以采取将铁支架分别焊接在机头两侧的方法，以便利用压铁移动避免机头偏转，从而保证顶管施工顺利进行。

3.7 钻进技术分析

在市政给排水施工中的中长距离顶管施工中，水平螺旋钻进也是一项重要的施工技术。采用该技术可以有效降低顶管施工对地表土层的扰动，提高施工质量和效率。但要注意的是，水平螺旋钻进主要适用于管径相对较小的市政给排水管道顶进施工，可以明显提高小口径管道顶进精度。在施工实践中，应根据市政给排水管道实际情况合理应用该技术。

3.8 注浆技术分析

泥浆是顶管施工中重要的润滑减阻介质，因此，必须高度重视泥浆配置以及灌注技术的应用。在施工过程中，应结合施工现场土体的性质与特点、管道直径等因素合理确定泥浆配比，既要确保泥浆具有较好的工作性能，又要避免出现泥浆流失等情况。在制备泥浆时，应严格按照设计配比准确控制各成分用量，加强对各种原材料质量性能的检测，且搅拌应均匀充分，以保证泥浆质量。注浆施工时，应按照先注后顶或随顶随注的原则进行施工操作，且不得在顶进过程中随意中断注浆。注浆时，应结合施工段岩土体结构与特点以及所顶罐体上方实际静止土压力值等对注浆压力进行相应的调整和控制。如果在注浆过程中受客观因素限制必须暂停注浆，应先暂停顶管作业，之后才能停止注浆作业。在注浆施工过程中还应采取必要的沉降控制措施，防止市政给排水管道出现不均匀沉降等问题。

3.9 通风技术分析

通风技术是顶管施工中的一个重要技术环节，一旦通风技术应用不合理，会对施工人员的安全构成威胁。目前，比较常用的通风技术主要包括鼓风技术、抽分技术以及二者综合应用等技术方法。在施工实践中要注意的是，如采用鼓风技术进行通风时，虽然其具有较长的出口气流射程，可以及时排除作业面内的烟尘以及有害气体等，但该技术的通风距离相对有限，作业面的混浊空气在被驱散后会经由管道扩散至工作坑，因此，在中长距离顶管施工中，应根据实际情况合理选择通风方式。

3.10 加固技术分析

当完成市政给排水管道顶管施工后，施工单位还应对管道进行加固处理，以避免给排水管道出现位移等情况。在施工实践中可以将膨润土泥浆作为加固充填材料，对施工范围内的地面进行补浆，且应确保泥浆充分渗透入土体，以提高土体与给排水管道结合的紧密性，从而将地面交通等活动对给排水管道位置的影响降到最低，达到提高地面道路安全性以及市政给排水管道稳定性的目的。

3.11 降水技术分析

若顶管施工受客观条件限制需要在地下水水位相对较高的区域开展施工作业时，施工单位应合理应用降水技术，以确保顶管施工顺利实施。目前，补浆常用的降水方式是井点降水技术。施工单位应结合施工区域地下水水位以及地质水文条件合理确定井点位置，且井点与工作坑坑壁之间应保持1 m以上间距。在井点施工中，其深度应达到含水层下方，且孔径通常应达到300 mm以上，降水应连续进行，直至水位稳定后才能停止降水作业。

4 结语

市政给排水设施是现代城市中的重要基础设施，直接关系到城市居民生活能否正常进行，因此，应高度重视对顶管施工技术的研究，特别是在市政给排水施工中的长距离顶管施工中，应结合工程实际情况，准确把握中长距离顶管施工中的重难点和技术环节，并在施工实践中熟练掌握各项施工技术要点，充分发挥中长距离顶管施工技术优势，保证施工质量以及效率。